TWI441386B - 具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種濾波器，其特別有關於一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器。
近年來無線通訊的快速發展，使通訊元件的研發有很大的商機，不論是產業界或學術界，均投下了相當多的人力及物力在改善現有系統的通訊品質。許多方便的無線通訊系統陸續被發展出來，例如無線區域網路(Wireless LAN)、個人無線通訊系統(Personal communication system)以及行動衛星通訊系統(Mobil satellite communication system)，可以使人們隨時隨地的得到快速、精確及高品質的資訊。因此，製造輕薄短小且高性能的無線通訊元件成為一項熱門研究的主題。
無線區域網路(WLAN)之發展快速，尤其是在1997年間制定出IEEE802.11無線區域網路協定後，不僅提供了無線區域網路通訊上許多前所未有之功能，還提供了可令各種不同廠牌之無線產品得以相互溝通之解決方案，為無線區域網路之發展開起了另一個新的里程碑。適用於無線區域網路之雙頻濾波器需符合IEEE 802.11b/g(2.4GHz)及IEEE 802.11a(5.2GHz)的規範。因此，雙頻濾波器成為現今研發及工業應用單位的主要開發課題。目前研究
的重點分兩方向，第一為設計尺寸的微小化，第二為頻率響應上的通帶選擇性。在過去文獻裡，平面式雙頻濾波器常用的設計方式為各別設計通帶後，再經由電路的疊接，使其成為雙頻濾波器。這些類似多工器的電路方法需要額外的阻抗匹配網路，於結構上需秏費較大的面積。此外各該廠商在設計及製造該等無線通訊產品之控制線路時，所使用之濾波器元件，大多為共燒陶瓷之高頻濾波器，該等高頻濾波器雖對於該等無線通訊產品所產生之通帶品質因素有不錯之效果，且體積夠小。但由於其價格昂貴，且需額外之安裝程序，故裝設該種高頻濾波器，將徒增產品之製作成本及程序，造成量產上之負擔。
為了解決上述問題，有需要提供一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器以克服先前技術的缺點。
本發明之主要目的在提供一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器，該濾波器之共振器結構可產生多重傳輸路徑，使通帶兩端產生傳輸零點，用以增加通帶之選擇性。
為達上述之主要目的，本發明提出其包含一第一基板；一第二基板；一第一步階式阻抗共振器；一第二步階式阻抗共振器；一第三步階式阻抗共振器；以及一第四步階式阻抗共振器。該第一基板具有一接地面；該第二基板堆疊於該第一基板上；該第一步階式阻抗共振器配置於該第一基板上；該第二步階式阻
抗共振器與該第一步階式阻抗共振器以磁耦合形式配置於該第一基板上；該第三步階式阻抗共振器具有一第一信號輸出入端並配置於該第二基板上；以及該第四步階式阻抗共振器具有一第二信號輸出入端，與該第三步階式阻抗共振器以電耦合形式配置於該第二基板上。在本發明中，該第一步階式阻抗共振器、第二步階式阻抗共振器、第三步階式阻抗共振器與第四步階式阻抗共振器之耦合形式可產生多重傳輸路徑，使通帶兩端產生傳輸零點，增加通帶之選擇性。
根據本發明之一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器之一特徵，其中該第一步階式阻抗共振器、第二步階式阻抗共振器、第三步階式阻抗共振器與第四步階式阻抗共振器之阻抗比皆為0.55。
根據本發明之一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器之另一特徵，該第一步階式阻抗共振器、第二步階式阻抗共振器、第三步階式阻抗共振器與第四步階式阻抗共振器之長度比為0.5。
根據本發明之一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器之另一特徵，該第一步階式阻抗共振器、第二步階式阻抗共振器、第三步階式阻抗共振器與第四步階式阻抗共振器皆產生2.4/5.2GHz之共振模態。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，
作詳細說明如下。
雖然本發明可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於下文中說明者係為本發明可之較佳實施例，並請了解本文所揭示者係考量為本發明之一範例，且並非意圖用以將本發明限制於圖示及/或所描述之特定實施例中。
請參照第1圖，其所示為本發明之具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器100之之結構圖。該具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器100包含有一第一基板110；一第二基板120；一第一步階式阻抗共振器140；一第二步階式阻抗共振器150；一第三步階式阻抗共振器160；以及一第四步階式阻抗共振器170。該第一基板110具有一接地面130；該第二基板120堆疊於該第一基板110上；該第一步階式阻抗共振器140配置於該第一基板110上；該第二步階式阻抗共振器150與該第一步階式阻抗共振器140以磁耦合形式配置於該第一基板110上；該第三步階式阻抗共振器160具有一第一信號輸出入端180並配置於該第二基板120上；以及該第四步階式阻抗共振器170具有一第二信號輸出入端181，與該第三步階式阻抗共振器160以電耦合形式配置於該第二基板120上。在本發明中，該第一步階式阻抗共振器140、第二步階式
阻抗共振器150、第三步階式阻抗共振器160與第四步階式阻抗共振器170之耦合形式可產生多重傳輸路徑，使通帶兩端產生傳輸零點，增加通帶之選擇性。需注意的是，該第二基板120不具有接地面130。
請參照第2a圖與第2b圖，其所示為步階式阻抗共振器(K<1)200與步階式阻抗共振器(K>1)300之結構圖。步階阻抗共振器(Stepped Impedance Resonator,SIR)200、300在1979年由M.Makimoto及S.Yamashita所提出。除了能藉由改變共振腔結構來控制插入損失及混附波響應，更能有效的縮短共振腔的長度。該步階阻抗共振器200、300為左右對稱且由二種不同阻抗Z1及Z2之微帶傳輸線所組成，並且定義阻抗比(impedance ratio)K=Z 1/Z 2。若K<1，即為第2a圖之形式200；若K>1，即為第2b圖之形式300。對於K<1或K>1，其輸入阻抗推導的方式都相同。設兩種不同的阻抗Z1、Z2之電子長度分別為θ1、θ2，及總長度θT等於θ 1+θ 2。其輸入阻抗Yin可以表示為：
當共振情況時，輸入導納Yin=0。經過上式的推導，我們得到下面的式子tan θ 1 tan θ 2=K (2)由上式可推得總長度θ T
經由(3)可繪製出θ T與θ 1之關係圖，如第3a圖所示。當0<K<1時，θT有最小值；當K>1時，θT有最大值。為了求出最大值及最小值，將(3)式對θ1微分可得
由(2)及(4)可得
由上計算可知當θ1=θ2時，θT有最大或最小值時，所以我們令θ1=θ2=θ0，如此可以將方程式簡化，Yin可簡化成：
此時，共振之電子長度θ0可表示成：
設計不同的阻抗比值，求出所對應出來的電子長度。一般而言，當K<1，電子長度會小於180度。當K>1，電子長度會大於180度。由(6)式，我們可得知在步階式阻抗共振器200、300結構中，各模態之混附波滿足以下條件為：tan θ S1=∞ tan2 θ S2-K=0 tan θ S3=0 (8)所以，步階式阻抗共振器200、300結構中的混附波頻率為：
其中，fSn為第n個混附波響應之頻率，θSn為第n個混附波響應之電子長度(n=1,2,3,..)。由(9)式可描繪出fSn/f0對K之關係圖，如第3b圖所示。舉例來說，當K=1時，fS1/f0=2，此為一般半波長共振器的特性，亦即第二諧波通帶頻率為基頻通帶的2倍。當K>1時，fS1/f0<2，而K<1時，fS1/f0>2。所以，藉由改變K之大小可改變fS1/f0之比值。
在本發明之最佳實施例中，該第一步階式阻抗共振器140、第二步階式阻抗共振器150、第三步階式阻抗共振器160與第四步階式阻抗共振器170之阻抗比(K)與長度比皆為0.55與0.5。該濾波器製作於介電常數為10.2、基板高度為1.27mm與損失正切為0.0013之商用基板。其中，該第一步階式阻抗共振器140、第二步階式阻抗共振器150、第三步階式阻抗共振器160與第四步階式阻抗共振器170皆產生2.4/5.2GHz之共振模態。
綜上所述，本發明提出一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器100。其包含一第一基板110；一第二基板120；一第一步階式阻抗共振器140；一第二步階式阻抗共振器150；一第三步階式阻抗共振器160以及一第四步階式阻抗共振器170。該第二步階式阻抗共振器150與該第一步階式阻抗共振器140以磁耦合形
式配置於該第一基板110上。該第三步階式阻抗共振器160以電耦合形式配置於該第二基板120上。該濾波器100可產生多重傳輸路徑，使通帶兩端產生傳輸零點，用以增加通帶之選擇性。
雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此發明的精神。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧雙層雙頻帶通濾波器
110‧‧‧第一基板
120‧‧‧第二基板
130‧‧‧接地面
140‧‧‧第一步階式阻抗共振器
150‧‧‧第二步階式阻抗共振器
160‧‧‧第三步階式阻抗共振器
170‧‧‧第四步階式阻抗共振器
180‧‧‧第一信號輸出入端
181‧‧‧第二信號輸出入端
200‧‧‧步階式阻抗共振器(阻抗比K<1)
300‧‧‧步階式阻抗共振器(阻抗比K>1)
第1圖為該具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器之結構圖。
第2a圖為步階式阻抗共振器之結構圖。
第2b圖為步階式阻抗共振器之共振模態圖。
第3a圖為步階式阻抗共振器之θ T與θ 1之關係圖。
第3b圖為步階式阻抗共振器之fSn/f0對K之關係圖。
第4圖為該雙層雙頻帶通濾波器之頻率響應圖。
100‧‧‧雙層雙頻帶通濾波器
110‧‧‧第一基板
120‧‧‧第二基板
130‧‧‧接地面
140‧‧‧第一步階式阻抗共振器
150‧‧‧第二步階式阻抗共振器
160‧‧‧第三步階式阻抗共振器
170‧‧‧第四步階式阻抗共振器
180‧‧‧第一信號輸出入端
181‧‧‧第二信號輸出入端
Claims (4)
- 一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器，其包含：一第一基板，其具有一接地面；一第二基板，係堆疊於該第一基板上；一第一步階式阻抗共振器，係配置於該第一基板上；一第二步階式阻抗共振器，係與該第一步階式阻抗共振器以虛短路端電性連接並配置於該第一基板上；一第三步階式阻抗共振器，具有一第一信號輸出入端並配置於該第二基板上；以及一第四步階式阻抗共振器，具有一第二信號輸出入端並與該第三步階式阻抗共振器以開路端電性連接並配置於該第二基板上；其中，第一步階式阻抗共振器、第二步階式阻抗共振器、第三步階式阻抗共振器與第四步階式阻抗共振器之電性連接形式可產生多重傳輸路徑，使通帶兩端產生傳輸零點。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器，其中該第一步階式阻抗共振器、第二步階式阻抗共振器、第三步階式阻抗共振器與第四步階式阻抗共振器之阻抗比皆為0.55。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器，其中該第一步階式阻抗共振器、第二步階式阻 抗共振器、第三步階式阻抗共振器與第四步階式阻抗共振器之長度比為0.5。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器，其中該第一步階式阻抗共振器、第二步階式阻抗共振器、第三步階式阻抗共振器與第四步階式阻抗共振器之複數個共振模態係以阻抗比與長度比所控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW99121715A TWI441386B (zh) | 2010-07-01 | 2010-07-01 | 具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| TW99121715A TWI441386B (zh) | 2010-07-01 | 2010-07-01 | 具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器 |
Publications (2)
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|---|---|
| TW201203683A TW201203683A (en) | 2012-01-16 |
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Family
ID=46756408
Family Applications (1)
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| TW99121715A TWI441386B (zh) | 2010-07-01 | 2010-07-01 | 具有高通帶選擇性之雙層雙頻帶通濾波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI441386B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103594762B (zh) * | 2013-11-22 | 2015-11-11 | 东南大学 | 一种可控混合电磁耦合滤波器 |
-
2010
- 2010-07-01 TW TW99121715A patent/TWI441386B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201203683A (en) | 2012-01-16 |
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